Лев Скрягин - Книга о якорях
Для стоянки под водой и для движения над морским дном глубоководных технических средств обычные становые якоря надводных судов совершенно не пригодны. Если назначение обычного якоря — удерживать плавающее судно от перемещений только в горизонтальной плоскости, то подводный якорь, помимо этого. должен удерживать судно и от вертикальных перемещений.
При исследовании океанских глубин подводному техническому средству должна быть придана необходимая отрицательная плавучесть Р (при этом P‹G, где G — вес якоря в воде). Для удержания судна на месте под водой якорь должен быть положен на дно. При этом его удерживающая сила будет равна Q = G — Р и направлена вдоль якорного каната. Подводное техническое средство окажется в положении, когда его якорь будет на панере, т, е. якорь лежит на грунте, а якорный канат натянут вертикально усилием, равным удерживающей силе якоря, если не будут иметь место возмущающие силы Т, действующие в горизонтальной плоскости (например, подводные течения или упор движителей).
Конструкция подводных якорей довольно проста. По форме она может быть цилиндром, усеченным конусом, шаром и т. д.
На батискафах «FNRS», «Trieste» и «Archimedes» вместо подводных якорей на стальных тросах использовали чугунные якорь-цепи, которые, как гайдропные устройства дирижаблей, обеспечивают плавную покладку якорь-цепи на грунт, давая тем самым переменное значение силы Q, которое может быть неизвестно при приближении к грунту. По мере покладки цепи на грунт значение Q увеличивается, так как Q уменьшается, а P увеличивается. При этом, если Р = 0, то подводное техническое средство автоматически зависнет над грунтом, встав на этот своеобразный подводный якорь.
Как уже рассказывалось, самый тяжелый в мире становой якорь корабля весит 27,2 т. Такой вес якоря потребовался для американского авианосца типа «Саратога», стандартное водоизмещение которого 67000 т.
Сейчас тоннаж супертанкеров приближается к 500 тыс. г. Каков же должен быть вес якоря на таком левиафане, если его рассчитывать строго по сущест вующим нормативам? Вряд ли он даже весом 50 т сможет удержать на месте судно, осадка которого в грузу составляет около 20, ширина — более 50 и дли на — свыше 300 м.
Катастрофа с Панамским танкером «Торри Каньон» наглядно показала. какую угрозу представляют танкеры грузоподъемностью 200–300 тыс. т. Это заставило кораблестроителей начать поиски новых принципов действия якоря на грунте в целях увеличения его держащей силы.
В 1966 году в США было запатентовано оригинальное устройство, названное изобретателями «глубоководный якорь». Оно работает по принципу присоса к грунту и обладает при сравнительно небольшом весе огромной держащей силой. Фактически это не якорь, а полый внутри металлический цилиндр с острой нижней кромкой. Сверху он закрыт тяжелой бетонной крышкой. Помимо якорь-цепи, к цилиндру подведен с судна шланг для отсоса и нагнетания воды, заполняющей полость цилиндра через его нижнюю открытую часть, когда он ложится на грунт. По мере отсасывания воды цилиндр углубляется в грунт. Такой якорь держит, как говорится, мертво. Чтобы оторвать его от грунта, нужно устранить силу присоса. Это делается нагнетанием воды через шланг с помощью сжатого воздуха или насоса (рис. 166).
Рис. 166. Якорь-присос
Одно из самых последних достижений в области якорного устройства — изобретение ракетных якорей, работающих на твердом топливе. Их появление несколько лет назад вызвано необходимостью обеспечить супертанкеры надежным средством стоянки в случае выхода из строя главного двигателя вблизи берега. Первые эксперименты в этом направлении, проведенные в шестидесятых годах Корпусом военных инженеров США, оказались успешными.
Опытный образец реактивного якоря весом 102 кг на испытаниях показал держащую силу, превышавшую 22 т. Вставленная в корпус якоря ракета начинала действовать, когда он достигал грунта. Под действием этой реактивной силы якорь заглублялся в твердый грунт на 10 м.
Второй образец ракетного якоря весом 6,8 т показал на твердом грунте держащую силу в 135 т, то есть держащую силу обычного якоря весом 19 т.
Оба реактивных якоря рассчитаны на разовое действие: выдернуть их из грунта практически невозможно. Нажав кнопку, командир корабля подрывает патрон, разобщающий якорь и якорь-цепь. Если в мировом танкерном судостроении не прекратится гигантомания, такие якоря пойдут в массовое производство и вытеснят привычные нам конструкции.
Заключение
Прежде чем сделать заключение, кратко напомним основные этапы развития якоря.
Использование древними мореходами якорных камней, корзин, мешков и колод с камнями или кусками олова… Робкие попытки увеличить держащую силу якорного камня кольями и прикрепленными сучьями… Применение деревянных крюков. Наконец, изобретение штока, обеспечивающего переворачивание якоря на рога. Распространение деревянных конструкций якорей с каменными и свинцовыми штоками… Появление первых якорей из железа. Изобретение лап, и… никаких усовершенствований в течение 14 веков…
Потом открыли чугун и применили водяные мельницы для приведения в действие кузнечных молотов и горновых мехов, что во многом способствовало улучшению технологии якорного производства. В России и во Франции появились первые описания и инструкции по технологии производства якорей.
Заметим, что вплоть до начала XIX века форма якоря оставалась такой, какой ее изобразили римляне на колонне Траяна в 113 году до н. э.
Как уже говорилось, первое в истории научное обоснование наивыгоднейшей формы и пропорций отдельных частей якоря принадлежит выдающемуся математику своего времени И. Бернулли (не зря его знаменитый «Мемуар о якорях», написанный в 1737 году, был удостоен высшей премии Французской Академии наук). Потом появление печатных работ, которые коренным образом изменили технологию производства якорей (Перинг и Котселл).
После учреждения в Англии «адмиралтейского стандарта» и изобретения Несмитом парового молота, наконец, разрешилась «вечная проблема» соединения рога с веретеном. Портер изменил незыблемый рисунок адмиралтейского якоря, придумав качающиеся рога, сделав якорь более безопасным. Далее идут многочисленные, иногда удачные, а порой просто нелепые попытки устранить у якоря шток, создавший морякам немало хлопот. Одна из удачных попыток приводит к изобретению грибовидного якоря (1850 год).
Потом появляются коромысловые якоря Гаукинса, Мартина, Давида и других изобретателей. С якорей без штоков Бакстера, Марреля, Инглефильда начинается эра втяжных якорей. Изобретение капитаном Холлом литой «коробки» с лапами и захватами, соединенной с веретеном коротким болтом-цапфой, намного увеличивает прочность конструкции.
Болдт и Сайке усовершенствуют холловский якорь, заменяя болт-цапфу шаровидным концом веретена. Генрих Хейн доказывает вредное влияние крюкообразных захватов «коробки» на держащую силу якорей.
В конструировании бесштоковых якорей начинается новый этап — разработка якорей повышенной держащей силы. Появляются якоря Дэнфорта, Матросова, Шедлинга, Бекера, Горбунова, «Бадоксстато», «Пуланкер» и др.
Таковы основные этапы эволюции судового станового якоря.
Оставляя тему мертвых якорей в стороне, коснемся технологии изготовления современных становых якорей.
В наше время, в век сильно развитой химии и металлургии в якорном производстве технология — уже не проблема, над которой якорным мастерам приходится ломать голову. Сейчас на якоря идет сталь мартеновская, бессемеровская или выплавленная в электропечах. Уже давно во всех странах выработаны и действуют нормы для сталей как по механическим свойствам, так и по химическому составу. Как и раньше, каждый откованный, отлитый или сваренный якорь подвергается строгим официальным государственным испытаниям. Еще до изготовления якоря как продукции после полного химического анализа плавок стали их испытывают на растяжение и определяют предел прочности и относительное удлинение. Более того, пробные планки стали испытывают на загиб до угла 90° в холодном состоянии.
Почти во всех морских странах, где есть якорное производство, литые бесштоковые якоря подвергают жестоким испытаниям: их сбрасывают с высоты 2,5–4,5 м плашмя на стальную плиту толщиной не менее 100 мм, лежащую на ровном утрамбованном грунте. Литые адмиралтейские якоря при испытании сбрасывают пяткой на две стальные болванки, положенные на стальную плиту таким образом, чтобы расстояние между ними составляло половину величины развала лап. При этом толщина болванок должна быть такой, чтобы пятка якоря не могла в момент удара коснуться плиты. Испытание сбрасыванием проводится при температуре массы якоря не ниже 0 °C. Если даже якорь выдерживает это испытание, то его подвешивают и обстукивают молотком весом 3 кг. При этом чистый звон свидетельствует, что отливка не имеет скрытых пороков. Кроме перечисленных испытаний, якоря подвергают пробе на прочность с помощью гидравлических станков. Одним словом, прочность изготовленных в наши дни якорей (если они выдержали все испытания и не имеют пороков) не волнует тех, кому приходится ими пользоваться. Сейчас моряков больше интересует проблема выбора оптимальной конструкции, которая бы надежно обеспечивала якорную стоянку в самых трудных условиях на самых различных грунтах, в зависимости от района плавания.
